Solar-Orbiter-Bilder erfassen die gesamte Sonnenoberfläche in der bislang höchsten Auflösung

 (smithsonianmag.com)
2 Punkte von GN⁺ 2024-11-24 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Vier neue Bilder wurden veröffentlicht, die die Photosphäre (photosphere), also die gesamte sichtbare Oberfläche der Sonne, auf einen Blick in hoher Auflösung zeigen und damit eine detailliertere Betrachtung der Oberflächenstrukturen und Magnetfeldaktivität ermöglichen
  • Jedes Bild ist ein Mosaik aus 25 hochauflösenden Aufnahmen, die Solar Orbiter am 22. März 2023 aus einer Entfernung von weniger als 46 Millionen Meilen von der Sonne aufgenommen hat
  • Im endgültigen Mosaik misst der Sonnendurchmesser fast 8.000 Pixel, und die Aufnahme aller 100 Bilder dauerte wegen der Neupositionierung der Raumsonde mehr als 4 Stunden
  • Für diese Beobachtung kamen die beiden Instrumente PHI und EUI zum Einsatz; enthalten sind sichtbare Lichtbilder, Karten der Magnetfeldrichtung, Geschwindigkeitskarten und Ultraviolettbilder der Korona
  • Die Verarbeitung der PHI-Bilder ist noch eine neue und anspruchsvolle Aufgabe, doch wenn ähnliche Bilder künftig schneller erstellt werden können, wäre sogar eine Veröffentlichung zweimal pro Jahr möglich

Die gesamte Sonnenoberfläche, aufgenommen von Solar Orbiter

  • Die ESA hat vier neue Gesamtansichten der Sonne von Solar Orbiter veröffentlicht
  • Unter den veröffentlichten Bildern befindet sich die bislang höchstaufgelöste Darstellung der Photosphäre, also der gesamten sichtbaren Oberfläche der Sonne
  • Jedes Bild ist ein Mosaik aus 25 hochauflösenden Aufnahmen, die am 22. März 2023 gemacht wurden
  • Solar Orbiter befand sich damals weniger als 46 Millionen Meilen von der Sonne entfernt und nahm insgesamt 100 Originalbilder auf
  • Da für jede einzelne Aufnahme die Position der Raumsonde verändert werden musste, dauerte der Aufnahmeprozess mehr als 4 Stunden
  • Im endgültigen Mosaik misst der Sonnendurchmesser fast 8.000 Pixel

Beobachtungsinstrumente und Bildtypen

  • Solar Orbiter ist eine gemeinsame Mission von ESA und NASA und wird von der ESA betrieben
  • Der Start erfolgte im Februar 2020, im Juli desselben Jahres wurden die ersten Bilder veröffentlicht
  • Seitdem gelangen unter anderem die bislang sonnennächsten Aufnahmen und die ersten Nahaufnahmen der Polarregionen
  • Für die jetzt veröffentlichten Bilder wurden von den sechs Bildgebungsinstrumenten an Bord von Solar Orbiter die beiden Instrumente PHI und EUI verwendet
    • Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI): erzeugt Bilder im sichtbaren Licht, Karten der Magnetfeldrichtung sowie Geschwindigkeits- und Richtungsdaten für Teile der Oberfläche
    • Extreme Ultraviolet Imager (EUI): erzeugt Ultraviolettbilder der Korona, also der äußeren Atmosphäre der Sonne

Oberflächenstrukturen im sichtbaren Licht

  • Das sichtbare Lichtbild von PHI zeigt die ständig in Bewegung befindliche heiße Plasmaoberfläche
  • Die Temperatur dieser Schicht liegt bei 8.132 bis 10.832 Grad Fahrenheit, und sie sendet den Großteil der Sonnenstrahlung aus
  • Unter dieser Oberfläche liegt die Konvektionszone, in der dichtes Plasma ähnlich wie Magma im Erdmantel wirbelt
  • Durch diese Konvektion wirkt die Sonnenoberfläche körnig, und auch das Magnetfeld der Sonne gilt als von diesem bewegten Plasma angetrieben

Sonnenflecken, Magnetfelder und Oberflächenströmungen

  • In den sichtbaren Lichtbildern und Magnetfeldkarten von PHI erscheinen dunkle Sonnenflecken
  • In Sonnenflecken ist das Magnetfeld der Sonne stärker; auf den Magnetfeldkarten markieren rote Bereiche Bewegungen nach außen, blaue Bereiche Bewegungen nach innen
  • Sonnenflecken sind Regionen, in denen sich Magnetfelder stark konzentrieren und verschlingen, sodass das Plasma aus den konvektiven Wärmeströmen der Sonne herausgedrängt wird und kühler als die Umgebung wird
  • Dadurch strahlt das Plasma in Sonnenflecken weniger Licht ab und erscheint in sichtbaren Lichtbildern dunkel
  • Die Geschwindigkeitskarten von PHI erfassen Bewegungen in Teilen der Sonnenoberfläche
    • Blau zeigt Bereiche, die sich auf Solar Orbiter zubewegen
    • Rot zeigt Bereiche, die sich von Solar Orbiter wegbewegen
  • In diesen Karten ist zu sehen, dass sich das Plasma an der Sonnenoberfläche im Allgemeinen mit der Sonnenrotation bewegt, um Sonnenflecken herum jedoch nach außen gedrängt wird

Ultraviolettbilder der Korona und mögliche künftige Veröffentlichungen

  • Die Ultraviolettbilder von EUI zeigen die schwache äußere Atmosphäre der Sonne, die Korona
  • Von der Erde aus ist die Korona nur während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar
  • Auch in den Ultraviolettbildern ist Aktivität rund um Sonnenflecken zu erkennen; Plasma wird entlang der Magnetfeldlinien nach außen ausgestoßen
  • Einige Magnetfeldlinien verbinden nahe beieinanderliegende Sonnenflecken miteinander
  • Der Verarbeitungsprozess zur Erstellung der PHI-Bilder gilt als neu und anspruchsvoll
  • Experten der ESA erwarten, dass sich ähnliche Bilder künftig schneller erstellen lassen und potenziell zweimal pro Jahr veröffentlicht werden könnten

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2024-11-24
Hacker-News-Kommentare

  • Dies sind Links zu den Original-Bilddateien (9600x9600, jeweils etwa 10–20 MB)
    Sichtbares Licht: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    Magnetfeldkarte: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Magneto...
    Geschwindigkeitskarte: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Velocit...
    Ultraviolett: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/EUI_Ultravi...

    • Dank der hochauflösenden Bilder habe ich das Bild im sichtbaren Licht und das UV-Bild in Photoshop miteinander gemischt; das Ergebnis ist hier: https://imgur.com/a/vRGav2d
      Die harten Kanten habe ich schnell bereinigt, wollte die Pixel aber nicht zu stark strapazieren
    • Dies ist der Link zum gesamten Verzeichnis der hochgeladenen Bilder. Es enthält auch hochauflösende Versionen mit rund 99 MB: https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/
    • Die großen Dateien laden selbst über eine ziemlich ordentliche Leitung so langsam herunter, dass es sich anfühlt, als würde man 1995 per Modem niedrig aufgelöste Bilder laden. Pure Nostalgie
      https://eopro.esa.int/wp-content/uploads/2024/10/PHI_Visible...
    • Ich frage mich, warum das Antialiasing am Sonnenrand in all diesen Bildern so grob aussieht. Liegt das an der Nachbearbeitung?
    • Das UV-Bild ist so schön, dass ich es gern ausdrucken und an die Wand hängen würde, aber schade, dass die Ränder so grob sind

  • Das bislang schönste Bild der gesamten Sonnenoberfläche ist meiner Meinung nach dieses hier
    https://x.com/AJamesMcCarthy/status/1638648459002806272
    Andrew McCarthy: https://www.instagram.com/cosmic_background/
    Jason Guenzel: https://www.instagram.com/thevastreaches/

    • Wer ein 139-Megapixel-Bild zum Drucken kaufen möchte: Hier wird es für 50 Dollar verkauft: https://cosmicbackground.io/products/fusion-of-helios
      Ich bin nicht damit verbunden, überlege aber schon seit Langem ernsthaft, es zu kaufen. Es ist eine Komposition aus der Sonne während der Sonnenfinsternis 2017 und der Heliosphäre und eines meiner Lieblingsbilder der Sonne
    • https://pbs.twimg.com/media/Fr2elMpaMAAqgZN?format=jpg&name=...
    • Wenn es sich um ein über fünf Tage hinweg aufgenommenes Bild handelt, sollte man wohl eher sagen, dass es etwas Statisches statt etwas Dynamisches zeigt. Die Formulierung ist ziemlich verwirrend, aber das Foto ist großartig
    • Es ist schön, aber streng genommen eher ein stark bearbeitetes und digital verändertes Bild als ein Foto der Sonne
    • Twitter zeigt nur „something went wrong“ an, und drei Dialogfelder verdecken oder belegen mehr als die Hälfte der Seite

  • Das tatsächlich zoombare Bild findet sich hier: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_...

    • Ich weiß nicht, ob das eine selbst entwickelte Lösung ist, aber der Zustand ist erbärmlich. Ich habe auch schon gesehen, dass Leaflet für Gigapixel-Bilder verwendet wird; der Ansatz ist zwar etwas ungewöhnlich, funktioniert aber hervorragend
    • Es funktioniert zwar, aber die Auflösung ist niedriger als erwartet, und es gibt keinen Maßstab
    • Wenn man nach unten scrollt und im Bildkarussell bzw. in der Galerie auf ein Bild klickt, gelangt man auf eine Seite, von der man das hochauflösende JPEG herunterladen kann. Das UV-Bild ist etwa 100 MB groß
    • Ob es am Server-Traffic oder an Browser-Grenzen liegt, weiß ich nicht, aber Zoomen und Verschieben sind ziemlich langsam, was dem beeindruckenden Eindruck etwas abträglich ist

  • Das Ausmaß und die Gewalt der Prozesse, die die Sonne antreiben, sind wirklich schwindelerregend. Selbst in 43 Millionen km Entfernung sind es noch fast 20 kW pro Quadratmeter.
    Korrektur: Gemeint ist, dass die Sonde so weit von der Sonne entfernt ist.

    • Fun Fact: Wenn sich eine Atmosphäre von der Sonne bis zur Erde (mindestens so weit) durch das Sonnensystem erstrecken würde, läge der Klang der Sonne, den man auf der Erde hört, bei etwa 100 dB.
      Wenn ich mich richtig erinnere, wandelt die Sonne pro Sekunde etwa 4,5 Millionen Tonnen Masse in Energie um, und trotzdem gibt es Himmelskörper, die um Billionen Mal energiereicher und heftiger sind. Die erste LIGO-Detektion entsprach meines Wissens der Umwandlung von etwa fünf Sonnenmassen in Energie innerhalb von ungefähr einer Sekunde.
    • Größe und Masse der Sonne sind wirklich faszinierend. Ein Photon aus dem Fusionsprozess braucht etwa 500.000 Jahre, um den Kern zu verlassen.
      Das bedeutet, dass der Kern so dicht ist, dass Photonen dort extrem oft hin und her gestreut werden. Faszinierend ist auch, dass die äußere Schicht, die Korona, mit bis zu 3.500.000 °F deutlich heißer ist als die Photosphäre an der Oberfläche mit etwa 10.000 °F, während der Kern darunter bei rund 27.000.000 °F liegt.
    • Es ist fast seltsam, wie wenig Einfluss diese riesige, turbulente Explosionskugel aus Plasma auf unseren Alltag hat. Stabiles Licht und Wärme, gelegentlich mal Polarlichter – das war’s.
      Dieses Ding besitzt genug Energie, um die letzten Spuren der Existenz der Menschheit auszulöschen.
    • Nur 20 kW pro Quadratmeter an der Sonnenoberfläche – ich verstehe nicht, warum das so niedrig sein soll.
      Auf der Erde bekommen wir etwa 1 kW Sonnenlicht pro Quadratmeter, und die Erde ist 149 Millionen km von der Sonne entfernt. Grob überschlagen müsste es an der Sonne etwa 45 MW/m² sein, damit auf der Erde 1 kW/m² ankommt. Wenn man die Oberfläche einer Kugel mit 149 Millionen km Radius durch die Oberfläche der Sonne teilt, kommt man auf etwa 45.000; 1 W an der Sonne wird also zu 1/45.000 W, wenn es die Erde erreicht. Wo liegt mein Fehler?

  • Hast du schon einmal über die Möglichkeit höher entwickelten Lebens im Inneren von Sternen nachgedacht? Einfach wäre das nicht, aber Energie gäbe es reichlich, und die Wahrscheinlichkeit, dass weniger entwickelte Lebensformen stören, scheint gering.

  • Das Bild der Sonne im sichtbaren Licht wirkt etwas merkwürdig. Was ist diese #-Form in der Mitte? Ich frage mich, ob das ein physikalisches Phänomen ist oder ein Artefakt im Foto.

    • Das sieht ziemlich eindeutig nach einem Stitching-Artefakt aus, das beim Zusammensetzen mehrerer Bilder entstanden ist. Allerdings ist es ziemlich auffällig; keine Ahnung, warum man es so gelassen hat.
      Wie viel Nachbearbeitung bei wissenschaftlichen Bildern angemessen ist, ist immer umstritten, und manche bevorzugen eine Darstellung, die möglichst nah an der Originalaufnahme bleibt, auch wenn sie nicht perfekt ist.
    • Interessant ist es schon. Es wirkt wie ein Artefakt im Foto und könnte eine Nahtstelle sein, an der mehrere Bilder zusammengefügt wurden. Trotzdem hätte man das wohl besser behandeln können.

  • „Da das Raumfahrzeug für jedes einzelne Bild seine Position ändern musste, dauerte dieser Prozess mehr als vier Stunden. Im finalen Mosaik hat die Sonne einen Durchmesser von fast 8000 Pixeln.“
    Das klingt für mich weniger nach dem Zusammenfügen benachbarter Blickwinkel als eher nach manuellem Supersampling. Vier Stunden sind bei einer Entfernung von 48 Millionen Meilen ziemlich kurz.
    Korrektur: Wenn man die Bahngeschwindigkeit berücksichtigt, könnte es sich vielleicht im Zickzack senkrecht zur Bahnebene bewegt haben.

  • Gibt es davon kein PNG oder JPG? Solche Weltraumfotos eignen sich gut als Wallpaper, aber immer öfter werden sie nur noch in seltsamen Zoom-only-Galerien innerhalb von Webseiten angezeigt.

  • Das auf der Las Vegas Sphere anzuzeigen, wäre eine interessante Nutzung.